基于电能计量芯片CSE7759的计量插座设计

CSE7759B 1/19版本历史2/19目录版本历史 (2)1芯片功能说明 (4)1.1芯片主要特性功能 (4)1.2芯片引脚说明 (4)2电气特性 (6)2.1极限值 (6)2.2推荐工作条件 (6)2.3模拟特性 (6)2.4数字特性 (7)2.5开关特性 (8)3芯片应用 (9)3.1CSE7759B典型应用 (9)3.2有功功率F CF信号频率 (10)3.3测量范围 (10)3.4串口协议 (10)3.5校准方式 (14)3.5.1校准地址选择 (14)3.5.2芯片出厂校准参数及电流、电压、功率计算公式 (15)3.6电量计算 (15)3.6.1CF的频率 (15)3.6.2当前电量计算范例 (16)3.7电压、电流、有功功率运算参考流程图 (16)3.7.1电压运算参考流程图 (17)3.7.2电流运算参考流程图 (17)3.7.3有功功率运算参考流程图 (18)3.8芯片的启动阈值与潜动预防 (18)3.9内置振荡器 (18)3.10内置基准源 (18)4C SE7759B封装 (19)3/194/191 芯片功能说明CSE7759B 为单相多功能计量芯片，其提供高频脉冲CF 用于电能计量，通过UART 可以直接读取电流、电压和功率的相关参数（如：系数、周期）；串口波特率为4800 bps （±2%），8位数据，1位偶校验，1停止位。

本芯片采用SOP8封装。

1.1 芯片主要特性功能1. 电量累计误差为±2%。

2. 电流有效值、电压有效值、功率误差范围详见2.3小节。

3. 串口UART 通讯协议波特率为4800bps 。

4. 内置电源监控电路，当电源电压低到4V 时，芯片进入复位状态。

5. 内置2.43V 的电压参考源。

6. 5V 单电源供电，工作电流小于5mA 。

7. 主要应用领域：需要测量电压、电流和功率的场合，例如单相多功能电能表、计量插座、数显表等。

1.2 芯片引脚说明CSE7759B 使用SOP8封装。

基于电能计量芯片HLW8012计量插座方案【摘要】计量插座是一种插座转换装置，可以显示电量、功率、电压、电流、时钟等参数，是针对于家庭电器节能要求而设计。

本文主要讲述计量插座的主要功能、硬件原理图等。

该计量插座可以对单相交流用电的电器进行电量、功率、电压及电流等参数的测量。

此方案采用HLW7031作为控制MCU，以专用电能计量芯片HLW8012为电量采集器件，HT1621为LCD驱动芯片，DS1302作为时钟记录芯片。

【关键词】计量插座，电能计量，功率计量，节能插座，智能插座，HLW8012，智能家电【正文】一、计量插座原理计量插座需要测量功率、电量、电流和电压等参数，同时计量插座产品内部空间小，本次设计使用电能计量芯片HLW8012作为各个电参数的测量器件。

因为HLW8012可以测量功率、电量、电流和电压值，内置晶振、参考源，SOP8封装，外围电路简单，在满足性能要求的同时，可以做到体积更小。

●HLW8012主要特性（1）高频脉冲CF，指示有功功率，在1000:1范围内达到±0.3%的精度（2）高频脉冲CF1，指示电流或电压有效值，使用SEL选择，在500:1范围内达到±0.5%的精度（3）内置晶振、2.43V电压参考源及电源监控电路（4）5V单电源供电，工作电流小于3mA●HLW8012输入输出VIPSELCFCF1输出电流/电压值/电压值图1 HLW8012芯片引脚图（1）V1P，V1N输入电流采样信号：峰峰值V P-P：±43.75mV，最大有效值：±30.9mV。

（2）V2P输入电压采样信号：峰峰值V P-P：±700mV，最大有效值：±495mV。

（3）高频脉冲CF（PIN6）：指示功率，计算电能；输出占空比为1:1的方波。

（4）高频脉冲CF1（PIN7）：指示电流或电压有效值，SEL选择；输出占空比为1:1的方波。

计量插座实际上是一个插座转接设置，电器通过计量插座之后再连接到电网。

电工仪器中基于计量芯片的多功能电表设计与实现近年来，随着电力行业的快速发展和电能计量技术的进步，电表作为测量和记录电能的重要仪器，在工业和家庭中得到了广泛应用。

然而，传统的电表仅能实现简单的电能测量功能，无法满足现代电力管理的需求。

基于计量芯片的多功能电表的设计与实现，成为了当前电力行业中的研究热点之一。

一、设计背景与目的传统电表只能简单地测量电能，无法实现对电能质量、功率因数等参数的测量和记录。

而多功能电表通过在电表中集成计量芯片，能够实现更为全面的电能参数的测量，提供更为准确的电能管理和判断。

本文旨在介绍基于计量芯片的多功能电表的设计与实现过程，以期为电力行业提供一种新的电能测量解决方案。

二、多功能电表的设计要点1. 计量芯片的选择：计量芯片作为多功能电表的核心部件，关系到电能测量的准确性和稳定性。

在选择计量芯片时，需要考虑芯片的测量精度、抗干扰能力以及通信接口等方面。

2. 电能参数的测量：多功能电表应能够精确测量电能参数，包括有功功率、无功功率、功率因数、频率等。

通过计量芯片提供的测量接口，可以实现对这些电能参数的准确测量。

3. 数据处理与存储：多功能电表应具备数据处理和存储功能，能够实时处理测量得到的电能参数数据，并将其存储在内部存储器或外部存储介质中，以备后续分析和查询。

4. 用户界面设计：多功能电表应提供友好的用户界面，让用户能够方便地查看和操作电能参数。

可以通过液晶显示屏、按钮等方式实现用户界面的设计。

三、多功能电表的实现步骤1. 硬件设计：根据多功能电表的设计需求，进行硬件电路设计。

包括选择适合的计量芯片、设计电源电路、通信接口等。

同时，需要注意电路的防干扰设计，以保证测量精度和稳定性。

2. 软件开发：根据多功能电表的功能要求，编写相应的程序代码，实现数据处理、存储和用户界面设计。

可以使用C语言、Python等编程语言进行开发，在编程过程中需要考虑实时性、准确性和稳定性。

3. 制造与调试：在完成电路和软件的设计开发后，进行多功能电表的制造和调试。

计量插座方案第1篇计量插座方案一、方案背景随着我国能源需求的不断增长，节能减排、提高能源利用效率已成为当务之急。

在此背景下，为响应国家政策，降低企业用电成本，提高用电安全，本方案提出了一种计量插座方案，旨在为企业提供一种精确、可靠、安全的用电计量与管理手段。

二、方案目标1. 实现对用电设备的实时监控，精确计量用电量。

2. 降低企业用电成本，提高能源利用效率。

3. 提高用电安全，减少电气事故发生。

4. 系统易于部署，操作简便，维护成本低。

三、方案设计1. 系统架构本方案采用分层架构设计，主要包括以下三个层次：（1）感知层：通过计量插座实时采集用电设备的用电数据。

（2）传输层：将感知层采集的数据传输至数据处理中心。

（3）应用层：对采集的数据进行处理、分析，为用户提供可视化展示和用电管理功能。

2. 计量插座设计（1）功能要求：- 实时监测用电设备的电压、电流、功率等参数。

- 支持远程控制，实现设备开关、定时开关等功能。

- 具备过载保护、短路保护等安全功能。

（2）技术参数：- 电压测量范围：220V±20%- 电流测量范围：5A±20%- 额定功率：2500W- 精度：电压、电流、功率测量精度优于0.5级- 通信接口：支持有线或无线通信方式3. 数据处理中心设计（1）数据存储：采用分布式数据库存储采集到的用电数据，确保数据安全、可靠。

（2）数据处理：对采集的数据进行清洗、整理、分析，为应用层提供数据支持。

（3）数据接口：提供标准的数据接口，便于与其他系统进行数据交互。

4. 应用层设计（1）用电监控：实时展示用电设备的电压、电流、功率等参数，便于用户了解设备运行状态。

（2）用电统计：按时间段、设备类型等维度统计用电量，为用户制定节能减排措施提供依据。

（3）用电管理：支持设备远程控制、定时开关等功能，帮助用户降低用电成（4）安全预警：当监测到异常用电情况时，及时发出预警，提醒用户处理。

四、实施方案1. 对企业现有用电设备进行调研，确定计量插座安装数量及位置。

芯海科技新一代的双通道电能计量芯片CSE7761及
必要的阻容器件
 本文看点：智能音箱、智能插座2017出货量及2018预测数据支持两通道计量、小体积智能计量模组原理图过载保护可恢复，及其工作原理
 语音技术的快速发展，将智能音箱推送至人工智能最佳入口的高地，据Canalys数据显示，2017年智能音箱出货量突破了3000万台，2018年全球出货量有望达到5630万台。

而随着智能音箱保有量的快速增长，有效带动了智能插座产品的销量，使其迅速抢占了家居智能化的初级入口。

据悉，2017年智能插座出货量超过1000万只，2018年预计将达3000万只。

其中，在各式智能插座产品中，价格低廉、体积小巧的单孔智能插座是当前市场上最为畅销的产品：通过一个小小的智能插座，用户可以对家电实现一些简单的智能控制，如基于智能音箱的语音控制、APP远程控制、定时开关等。

 然而，普通的单孔智能插座功能单一，仅仅能实现设备开关，无法满足用户更多需求，通过增加一颗电能计量芯片，实现电量统计、智能监测等功能成为新潮流。

 图：智能计量插座电路原理图。

CSE7758用户手册V1.0深圳市芯海科技有限公司2007年5月10日目录图形 (3)表格 (3)1主要特点 (4)2功能概述 (4)3原理框图 (5)4管脚定义及功能描述 (5)4.1 管脚排列 (5)4.2 管脚定义及功能描述 (5)5性能指标与实测结果 (6)5.1 CSE7758性能指标 (6)5.2 CSE7758实际测试结果 (7)5.2.1测量准确度 (7)5.2.2参考电压温度特性 (9)6芯片工作原理 (9)6.1 信号流 (9)6.2 功率因子影响 (10)6.3 非正弦电压电流输入 (10)7模拟输入 (11)7.1 电流通道 (11)7.1.1电压输入范围 (11)7.1.2电流传感信号接入方法 (11)7.2 电压通道 (12)7.2.1信号输入范围 (12)7.2.2信号接入方法 (12)8电源电压的检测 (13)9高通滤波与失调电压影响 (13)10功率到频率转换 (14)11输出频率与输入信号的关系 (15)11.1 F1、F2输出频率与输入信号的关系 (15)12电表应用时的参数设置 (16)12.1 锰铜采样电阻的选择 (16)12.2 输出频率与量程的关系 (16)12.3 F1，F2最大输出频率 (17)13F1，F2，CF输出时序 (17)14启动阈值电流 (19)15极限工作条件 (19)16CSE7758封装 (19)17附录1：电表设计时的参数设置 (20)17.1 第1步：首先计算电流通道最大输入电压V1Pp (20)17.2 第2步：计算最大输出频率 (21)17.3 第3步：计算电压通道的输入电压 (21)图形图1.C SE7758功能框图 (5)图2.C SE7758管脚图（顶视图） (5)图3.C SE7758精度测试电路 (7)图4.C SE7758测量精度（PGA＝16） (7)图5.C SE7758变频测试结果1（G＝16，PF＝1） (8)图6.C SE7758变频测试结果2（G＝16，PF＝0.8C） (8)图7.C SE7758变频测试结果3（G＝16，PF＝0.5L） (8)图8.C SE7758基准电压随温度变化图 (9)图9.C SE7758信号流图 (9)图10.电流通道接入方法一（电阻采样） (12)图11.电流通道接入方法二（电流互感CT） (12)图12.电压通道接入方法一（电阻分压） (13)图13.电压通道接入方法二（变压器感应）.......................................错误！未定义书签。

带数字积分器的电能计量数据转换器ADE7759
模拟器件公司(ADI)的ADE7759是用于高精度全电子式电能表的电能计量数据转换器,可以满足及时、精密地数字化抄表的需求。

ADE7759为了能够与di/dt（电流增量与时间增量之比）传感器（例如Rogowski线圈）直接连接,在其电流通道增加了一个数字积分器。

这种Rogowski线圈传感器具备电流互感器（CT）的全部优点,包括电气隔离、测量大电流能力和低功耗。

另外,di/dt传感器消除了直流饱和问题,并且其价格可与分流电阻器相竞争。

因为ADE7759的内部带有数字积分器,所以不需要外部接一个模拟积分器,从而保证了长期稳定性和电流通道与电压通道之间的精密相位匹配。

ADE7759与ADE7756的引脚完全兼容,便于对采用ADE7756设计的现有电能表进行升级。

ADE7759的工作温度范围为－40～+85℃,仅需+5V单电源供电,其功耗典型值仅为15mW。

像ADE775×系列其它产品一样,ADE7759能够提供精确的电能计量,在1000:1电流动态范围内,其精度为0.1%。

ADE7759和ADE7756都能提供用于电源监测的电压跌落（SAG）检测,用于周期之间快速校准的过零检测和用于提供与电源质量有关信息的波形采样数据。

ADE7759通过一个串行口具有双向通信的特点,可以灵活地支持不同结构的电能表进行通道失调校正、相位校准和功率校准。

基于ZigBee通信技术的电能计量插座设计侯金华【摘要】基于ZigBee通信技术,介绍了一种具有电能计量和智能控制功能的电能计量插座设计,并从硬件电路和嵌入式软件方面进行分析.测试结果表明,基于ZigBee通信技术的电能计量插座接入ZigBee网络后,可对区域内的用电设备进行远程监控,且各项指标符合设计要求,证实了设计方案的正确性.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2017(008)007【总页数】4页(P15-18)【关键词】ZigBee通信技术;电能计量插座;硬件设计;软件设计【作者】侯金华【作者单位】上海镐喆电子科技有限公司,上海201802【正文语种】中文【中图分类】TU855现有的电量计量设备用来计量用户的总用电信息,无法获取每台电器详细的耗电情况。

在家庭办公环境用电接口中,插座是最常见的取电方式。

本文设计了基于ZigBee通信技术的电量计量插座,能够有效地对单个、部分用电设备电能消耗进行有效监控。

电量计量插座设计以EM250 ZigBee射频芯片为核心,处理各种按键输入、参数修改、电压电流采集、控制输出等,并通过ZigBee射频进行远程数据读取,通过ADE7763检测电压、电流、功率、频率,按实际需求配合上位机定时查询和传送电量。

计量插座的硬件设计框图如图1所示,主要包括计量模块、通信模块、控制模块、人机接口、电源模块等功能模块。

计量模块由ADE7763计量芯片、电压采样模块和电流采样模块组成。

人机接口由按键和LED指示灯组成。

控制模块由继电器组成,实现对负载进行通断控制。

电源模块把220 V电源转化成5 V、3.3 V,给内部电路供电。

EM250是整个设备的控制器,并实现ZigBee通信。

计量模块电路如图2所示。

图中R18、R19组成电压采样分压电路,R5为电流采样电阻。

电压电流信号经采集电路调理后,接入采集芯片ADE7763。

ADE7763是ADI的一款高性能电能计量芯片,能够测量有功电能、视在电能、瞬时电压、瞬时电流、电压有效值、电流有效值;在1 000∶1的动态范围内有功功率的测量误差<0.1%,符合IEC 61036/61827标准;具有相位误差、直流偏移、增益等校正功能;能够检测信号过零、跌落、超标;可通过SPI接口与主芯片进行连接。